《临近空间拦截弹制导控制理论与方法》主要研究气动力/直接力复合控制的空基拦截弹的制导与控制问题，内容主要包括：绪论、临近空间拦截弹数学模型、基于干扰观测器的临近空间拦截弹复合控制、临近空间拦截弹多模型切换跟踪控制、临近空间拦截弹非线性鲁棒导引律设计、临近空间拦截弹导引/控制一体化设计、临近空间拦截弹制导/控制一体化设计、拦截高超声速飞行器的多拦截弹协同制导控制设计，并针对上述设计理论与方法，给出在临近空间高超声速飞行器拦截中的仿真应用。

《临近空间拦截弹制导控制理论与方法》：
临近空间（near space）是指距地面20～100km，介于普通航空器飞行空间与轨道飞行器运行空间之间的空域，高于绝大部分地面防空武器的作战高度，却低于大多数轨道拦截器的作战高度，具有极大的军事应用价值［1～5］。临近空间高超声速飞行器一般指飞行马赫数大于5，以吸气式冲压发动机为动力，可在大气层和跨大气层内实现高速飞行的飞行器［6～15］。与传统飞行器不同，高超声速飞行器的主要升力来源于机身下表面的分布高压作用，机翼主要用于控制飞行器的俯仰和滚转姿态，而不是用来产生升力；机体/推进一体化设计使整个飞行器像一台飞行中的发动机，即飞行器机身前体作为发动机压缩部件，机身后体作为发动机的喷管［16］。
临近空间高超声速飞行器飞行速度快、机动性好，能够短时间完成全球部署，代表了未来航空航天领域的研究发展方向，已显示出武器化的端倪，大大加剧了太空军事化竞争，成为世界各军事强国共同关注的热点课题。目前已有美国、俄罗斯、法国等**进行过高超声速飞行器的地面试验或飞行试验。它将改变未来战争的作战样式，对****产生战略性影响。在高超声速武器尚未实际应用前，开展有效的拦截防御技术研究，对****具有重要意义。高超声速飞行器具有飞行速度快、巡航高度高、突防能力强和探测难度大等特性，是现有**制导武器的拦截盲区。传统的拦截技术难以应用于高超声速目标的拦截，这极大地增加了临近空间高超声速飞行器拦截防御的难度，迫切需要相关研究人员研究新的制导控制方法，解决高超声速目标拦截问题。为了确保对高超声速目标的拦截，研究如何有效实现临近空间高超声速飞行器的拦截是当前普遍关注的热点问题。
为了推行全球干预、快速到达和纵向打击的战略，加强远程威慑和军事打击能力，美国将高超声速技术的发展放在首位，主要计划有高超声速技术(HyTech）计划、高超声速飞行(HyFly）技术演示计划和Hypex-X计划［17］。其中，Hyper-X计划是美国**航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）**实施的高超声速计划，主要研究工作由波音公司和NASA Langley研究**承担，目的是演示可用于高超声速飞机的超燃冲压发动机和一体化设计技术，目标是研制无人高超声速验证机。2004年3月，X-43A高超声速飞行器**实现了以超燃冲压发动机为动力的自主飞行，*高速度达到6.83Ma，具有跨时代的意义，验证了吸气式冲压发动机、升力体分离和飞行器制导控制等关键技术的可行性［18，19］。X-51A高超声速巡航导弹由超燃冲压发动机提供动力，具有发射平台多样、飞行速度快、多弹道变化选择、能够打击时间敏感目标和突防能力强等突出优势［19，20］。苏联/俄罗斯先后实施了“冷”计划、“彩虹-D2”计划、“鹰”计划和“针”计划等高超声速飞行器计划［21］。法国的高超声速计划主要包括高超声速技术综合演示器和超燃冲压发动机、高超声速空地导弹计划、用于验证试验结果的飞行器和高超声速隐身导弹计划［22］。我国的高超声速技术研究开始于20世纪80年代，初期研究工作主要是整理和吸收国外研究成果，建立高超声速燃烧和冲压发动机的基础概念，对其性能进行初步分析［23～29］。
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目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 临近空间高超声速飞行器拦截背景 1
1.2 临近空间拦截弹介绍 4
1.3 拦截弹制导控制基本方法 5
1.3.1 拦截弹复合控制方法 5
1.3.2 拦截弹导引律设计方法 8
1.3.3 拦截弹导引/控制一体化方法 10
1.3.4 拦截弹制导/控制一体化方法 11
1.3.5 多拦截弹协同制导控制方法 13
1.4 小结 14
第2章 临近空间拦截弹数学模型 15
2.1 引言 15
2.2 坐标系定义及其转化关系 15
2.2.1 常用坐标系 15
2.2.2 坐标系间的转换 16
2.3 大气模型 19
2.4 复合控制拦截弹动力学和运动学模型 21
2.4.1 直接侧向力和力矩建模 22
2.4.2 气动力和力矩建模 22
2.4.3 复合控制拦截弹运动方程组 23
2.5 拦截弹目标相对运动模型 27
2.6 小结 29
第3章 基于干扰观测器的临近空间拦截弹复合控制 30
3.1 引言 30
3.2 基于DO的拦截弹鲁棒H∞复合控制 30
3.2.1 问题描述 30
3.2.2 DO设计 31
3.2.3 鲁棒H∞复合控制器设计 32
3.2.4 仿真举例 36
3.3 基于NDO的拦截弹动态逆复合控制 42
3.3.1 问题描述 42
3.3.2 NDO设计 44
3.3.3 动态逆复合控制器设计 46
3.3.4 动态控制分配 54
3.3.5 仿真举例 59
3.4 基于FTDO的拦截弹NTSM复合控制 65
3.4.1 问题描述 65
3.4.2 FTDO设计 65
3.4.3 NTSM复合控制器设计 67
3.4.4 仿真举例 72
3.5 小结 75
第4章 临近空间拦截弹多模型切换跟踪控制 76
4.1 引言 76
4.2 基于LPV模型的拦截弹鲁棒切换跟踪控制 76
4.2.1 问题描述 76
4.2.2 慢回路鲁棒切换控制器设计 80
4.2.3 快回路鲁棒切换控制器设计 86
4.2.4 仿真举例 89
4.3 拦截弹的多模型软切换跟踪控制 94
4.3.1 问题描述 94
4.3.2 慢回路软切换控制器设计 97
4.3.3 快回路软切换控制器设计 101
4.3.4 RLSWCA算法 103
4.3.5 仿真举例 105
4.4 小结 109
第5章 临近空间拦截弹非线性鲁棒导引律设计 110
5.1 引言 110
5.2 基于GSPUA的拦截弹非线性H∞导引律 110
5.2.1 问题描述 110
5.2.2 非线性H∞导引律设计 112
5.2.3 仿真举例 116
5.3 基于FTDO和AST算法的拦截弹导引律 119
5.3.1 问题描述 119
5.3.2 新型导引律设计 119
5.3.3 仿真举例 125
5.4 小结 131
第6章 临近空间拦截弹导引/控制一体化设计 132
6.1 引言 132
6.2 基于ESO和反演滑模的拦截弹导引/控制一体化设计 132
6.2.1 问题描述 132
6.2.2 纵向平面导引律设计 133
6.2.3 侧向平面导引律设计 135
6.2.4 稳定性分析 136
6.2.5 仿真举例 139
6.3 考虑攻击角约束的拦截弹导引/控制一体化设计 142
6.3.1 问题描述 142
6.3.2 攻击角约束导引律设计 143
6.3.3 稳定性分析 145
6.3.4 仿真举例 148
6.4 小结 151
第7章 临近空间拦截弹制导/控制一体化设计 152
7.1 引言 152
7.2 三通道独立的拦截弹制导/控制一体化设计 152
7.2.1 问题描述 152
7.2.2 俯仰通道控制设计 154
7.2.3 偏航通道控制设计 156
7.2.4 滚转通道控制设计 157
7.2.5 稳定性分析 157
7.2.6 仿真举例 161
7.3 全状态耦合的拦截弹制导/控制一体化设计 164
7.3.1 问题描述 165
7.3.2 基于FTDO的拦截弹制导/控制一体化设计 166
7.3.3 稳定性分析 169
7.3.4 仿真举例 171
7.4 小结 174
第8章 拦截高超声速飞行器的多拦截弹协同制导控制设计 175
8.1 引言 175
8.2 问题描述 175
8.3 协同制导律设计 177
8.4 反演滑模控制律设计 180
8.5 仿真举例 185
8.6 小结 188
参考文献 189